Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни

Как только нейроны поселились в своих новых домах, они выпустили побеги аксонов, смело и слепо устремившихся к невидимым мишеням. Движение аксонов тоже направлялось химическими веществами, которые выделялись из важнейших точек крошечного шарика-мозга и либо притягивали, либо отталкивали аксоны. Аксоны действовали весьма разборчиво и искали правильное сочетание химических веществ, указывавшее им точную целевую локализацию в развивающемся мозге. Среди этих пилигримов были аксоны, которые двигались от будущего глаза к будущему таламусу – важной области мозга, расположенной под покровом коры. Градиенты химических веществ обеспечивали необходимую информацию, чтобы аксоны соседних клеток сетчатки в обоих развивающихся глазах прибыли к соседним клеткам в той части таламуса, которая позднее стала отвечать за зрение. В свою очередь, соседние клетки в зрительной области таламуса выпустили аксоны, которые направились в будущую зону V1 и там образовали связи с соседними клетками. За счет этого паттерна связей карта сетчатки была воссоздана в таламусе, а также в области V1. В зарождающихся отделах мозга одновременно происходило много подобных перемещений. И что в результате? Еще до появления функциональных глаз ваш “протомозг” уже имел структурную основу зрительной карты в области V1, а также многие другие карты[127].

Когда аксоны из развивающегося таламуса достигли своих мишеней в коре мозга, они впервые принесли в кору сигналы от чувствительных рецепторов глаз, ушей, языка и кожи. Информации в них было мало. Амниотическая среда перекрывала путь многим сигналам из внешнего мира. Но когда в мозге были заложены основы карт чувств, функцию руководства взяло на себя тело. Клетки развивающейся сетчатки глаз начали производить медленные спонтанные волны нейронной активности[128]. По сравнению с обычной скоростью активности мозга эти волны были заторможенными и происходили лишь один раз за одну или две минуты. Поскольку клетки сетчатки соединялись с соседними клетками таламуса, которые, в свою очередь, были связаны с соседними клетками в области V1, волны активности из сетчатки естественным образом распространялись по этим связям и создавали параллельные волны в зрительной области таламуса и в области V1. Параллельные и почти синхронные волны в зрительных областях уточняли зрительные карты и усиливали связь между ними – и все это было еще до того, как у вас открылись глаза.

Слуховые карты формируются аналогичным образом. Временная структура в улитке плода запускает спонтанные волны активности в звуковых рецепторах, которые направляют волны в слуховую зону таламуса, а затем на карту звуковых частот A1[129]. Эти волны уточняют слуховые карты задолго до того, как ребенок покидает матку.

Развитие тактильных карт происходит несколько сложнее. Тактильные рецепторы, встроенные в восковую кожу плода, располагаются на всей поверхности тела и не могут, подобно клеткам сетчатки или улитки, создавать координированные волны. Вместо этого спинной мозг запускает случайные и быстрые подергивания рук и ног. Эти подергивания плода вызывают движения частей тела по отношению к амниотическому пузырю и стенкам матки и тем самым создают волны давления по всей поверхности кожи, активирующие тактильные рецепторы. Эти волны активности распространяются до области таламуса, ответственной за прикосновения. Отсюда они переходят на область S1, совершенствуя строение тактильной карты поверхности тела. Но роль подергиваний этим не ограничивается: область S1 перенаправляет волны соседнему фрагменту коры, который впоследствии становится двигательной картой M1. Таким образом, соматосенсорная карта уточняет отображение тела на будущей двигательной карте[130].

До этого момента я описывала области S1 и M1 так, как будто одна из них является исключительно тактильной, а другая связана только с движением. Хотя эти области часто именно так и описывают, на самом деле их трудно разделить. Даже в мозге взрослого человека в области S1 возникает ответ нейронов на движение, а нейроны в области M1 могут реагировать на прикосновение. Можно сказать, что карта S1 по большей части связана с тактильными ощущениями, а карта M1 связана в основном с движением. А многие ученые обобщенно называют эти области сенсомоторной корой. Возможно, зрелые карты S1 и M1 имеют взаимосвязанные функции по той причине, что движения и тактильные ощущения часто связаны в нашей обычной жизни вне матки. Движения тела вызывают ощущения на коже, а ощущения на коже часто заставляют нас совершать движения. Но возможно также, что это пережиток периода зарождения карт в матке, когда соматосенсорная кора сообщала двигательной коре информацию о теле, которым она будет управлять.